[發明專利]基于環型空間陣列的扭矩測量方法

無效

• 申請號: 201010192211.1
• 申請日: 2010-06-04
• 公開（公告）號: CN101858805A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發明（設計）人: 何安國;喻洪麟;吳永烽;康治平
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01L3/00
• 分類號: G01L3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于傳感與測量控制領域，具體涉及一種極端環境下的機械轉軸動態扭矩的測量方法。

背景技術

從物理學和材料力學出發，扭矩測量方法可以分為傳遞法、平衡力法和能量轉換法三大類。在這三種扭矩測量方法中，傳遞法利用扭矩使彈性軸產生扭轉變形的方法來測量其扭矩，原理簡單，儀器輕便，目前使用較為廣泛。但目前針對強沖擊、高溫、腐蝕、振動大等極端環境下機械旋轉軸的扭矩測量仍無有效的檢測方法。

重慶大學設計“一種環型空間陣列扭矩傳感器的讀數頭”，包括讀數頭殼體1和馬蹄形銜鐵芯10。如圖1-圖3所示，讀數頭殼體1由對稱的兩部分在銷孔7處通過螺釘等連接而成；每一對稱部分可分為外殼3和凹型內殼4，內殼4側壁上有梯形斜槽9，內、外殼由硬鋁合金一次性整體加工成型。兩對稱部分的內殼4組成圓弧通道6，所述通道6用于嵌套在環型空間陣列外部，使得讀數頭殼體能夠沿著環型空間陣列做完整的圓周運動；兩對稱部分外殼3組成腔體5。

所述腔體5內放置馬蹄形銜鐵芯10，銜鐵芯端部12比較薄，其厚度為1mm，主要是為了讀數頭在和環型空間陣列有相對移動時，能對磁性鋼球起到掃描的作用。銜鐵芯端部12可放入內殼側壁上的梯形斜槽11內，以實現讀數頭殼體1和馬蹄形銜鐵芯10的緊密結合，提高讀數頭的密封性。

如圖4所示，馬蹄形銜鐵芯10上纏繞有兩組線圈11，其中一組為激勵線圈，輸入為激勵電流；另一組為感應線圈，輸出為相應的感應電壓信號。

如圖5所示，馬蹄形銜鐵芯10置于讀數頭殼體1的腔體5中，讀數頭殼體1的頂部通過上蓋2，在銷孔8處通過螺釘等進行密封固定。整個讀數頭用塑膠進行密封。使用時，將所述讀數頭的圓弧通道6嵌套在環型空間陣列外部，并通過支架將讀數頭固定，以確保圓弧通道6與環型空間陣列表面的間隙為0.2mm。激勵線圈和感應線圈之間的互感原理為：

當激勵電流為正弦穩態形式且其角頻率為w時，可用相量表示感應線圈的互感電壓為：

U·21=jwM0I·1---(1)]]>

式中，M₀表示兩線圈的互感系數，表示感應線圈的互感電流。

當激勵電壓對應的相量為激勵線圈的等效電阻為r₁，等效電感分別為L₁，則

I·1=U·1/(r1+jwL1)---(2)]]>